Способ определения выщелачиваемости контактных зон шахтных изоляционных сооружений Советский патент 1988 года по МПК E21C39/00 

О)

м

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для исследования процессов выщелачивания контактных.зон шахтных изоляционных сооружений (перемычек, крепей и др.) преимущес:твенно на калийных и камен- но-соляных рудниках.

Цель изобретения - повышение точности определения параметров процес- са вьш1елачиваемости контактных зон шахтных изоляционных сооружений.

На фиг.1 и 2 показан общий вид образцов, предназначеннъж для исследования выщелачиваемости контактных зон; на фиг.З - пространственная ориентация образца, где oi- - угол наклона контакта в плоскости торца; |3 - угол наклона образца; на фиг,4 - общий вид глухой изоляционной солебе- тонной перемычки, возведенной в соляных породах (выработка, в которой возведена перемычка, имеет уклон и 21 ); на фиг,5 - ориентация образцов в установке для определения вы- щелачиваемости соответствукэдих участков натурного сооружения (фиг,4), I oL 180°; | 21 - участок у кровли; II ot 90 , j) 2i° - участок у стенки выработки; III oi. 0°; 21 - участок у почвы выработки; на фиг,б - график изменения коэффициента проницаемости в процессе выщелачивания контактных зон; на фиг,7 - график зависимости коэффициента про- ницаемости в процессе вьш1елачива- ния контактных зон солебетонной перемычки.

Способ реализуется следующим образом,

В месте предполагаемого возведения изоляционного сооружения выбуривается керн горных пород диаметром 30 - 100 мм. Для изучения выщелачиваемости трепщноватых пород керн рас калывается по образующей, устанавливают жесткие калиброванные вставки 1 с размерами, моделирующими реальные треощны, и изолируют боковую поверхность элаетично-упругими прок- ладками 2 (фиг.). После чего, в соответствии с пространственной ориентацией исследуемых трещин, образец фикеир5лот в установке. Для исследования выщелачиваемости контактных зон ИЗОЛЯ1ЩОННЫХ сооружений, например, солебетон-породы, выполняют ана логичные 11риемы, отМчающиася тем, что образец выполняют из двух час

тей - породы 3 и солебетона 4 (фиг.1 Выполненный образец фиксируют в установке в соответствии с пространственным расположением исследуемого участка натурного сооружения (фиг.З, 4,5), регулируют расстояния между контактными зонами, ориентируют их контактную плоскость в пространстве в соответствии с расположением коу- тактной плоскости мoдyJИlpyeмoгo учаска сооружения. После этого через образец пропускают флюид, например, для гидроизоляционных сооружений воду, соответствующей минерализации и температуры. По мере исследований измеряют изменения зазора (расстояния) между контактными плоскостями о по длине образца, химического состава, и температуры флюида.

Процесс растворения, в частности, соляных пород сопровождается поглощением тела (эндотермическая реакция), Так, значение интегральной теплоты растворения хлорида калия составляет около 4,2 ккал/моль, хлорида натрия - 0,8 ккал-моль.

Таким образом, независимые измерения параметров Ли -изменения зазора (расстояния) между контактными плоскостями; up - приращение концентрации и fit - изменение температуры флюида позволяют произвести независимые расчеты растворяемого вещества контактньгх зон, т,е. повысить степень точности определения параметров выщелачиваемости,

Затем рассчитьюают показатель режима движения Флюгида Igjj - IgQ,-ЦРг и по формуле

.„Q.

(J)

к.

(2)

где п - показатель режима движения флюида, 1 п 2;

а - протяженность зазора, м;

Q - расход флюида,

Р - перепад давления через образец. Па;

1 - длина образца, м , определяют проницаемость образца в процессе вьщелачивания . Сущность данной формулы заключается в определении удельного расхода флюида, т.е, количество фильтрующегося флюида при единичных параметрах контактной зоны (протяженность зазора Т м; длина образца 1 м) и перепада давления 1 кгс/м . Использование указанной формулы позволяет оценивать проницаемость образцов различных размеров и при различных напорных показателях t

Кроме этого, появляется возможность параметры проницаемости и выще- лачиваемости, полученные на образцах (моделях), переносить на натурные сооружения, т.е.

К

А.

пГр

il

(3)

И о,

где Q ц проницаемость натурного сооружения; (I+JT ) - параметры процесса выщелачиваемости; К - начальный коэффициент проницаемости; Р - периметр сооружения, м; L толщина со- оруже1шя, м.

Таким образом, использование разработанной формулы обеспечивает не только количественную оценку процессов выщелачивания, но и возможность обоснованного перехода к расчету выщелачиваемости натурных сооружений и обоснованию основных их параметров,

Пример. Для изучения параметров процесса влаго-воздушного выщелачивания контактных зон изоляционных солебетонных перемычек, возводи- шах. в горных выработках калийных рудников, отбирались керны горных пород дааметром 90 мм и изготавливались образцы контактных зон солебетон-поро- дал (фиг.1), имеющие параметры; ei 0°, ft 0° - контакт у почвы (выработка горизонтальная); 2 о1 90 , р О - контакт у стенки| 3 ot 180°, р О - контакт у кровли. Изготовленные образцы соответствующим образом ориентировались в пространстве в установке. Подавался через образцы флю- ИЦ, в данном случае, влажный воздух и исследовался процесс влаго-воздуш- ного выщелачивания контактных зон. Показатель движения флюида составил п 2, т.е. течение флюида турбулентное. Рассчитанный показатель п ввели в формулу по определению коэффициента проницаемости. На фиг.6 представлен график изменения коэффициента проницаемости в процессе выщелачивания контактных зон: 1оС. 180,0, II od 90°, 0% III - oi 0°, (i О . На фиг.7 представлен график зависимости коэффициента (средневзвеUAI067

; еоеще- ю ах со3) 15

оесйри-

зси,

н-додобо-а, енмслю-х ш- л нтлинта н и, к вешенный по периметру) проницаемости в процессе выщелачивания контактных зон солебетонной перемычки, сооруженной в горной выработке, пройденной комбайном ПК-8М: кривая - по данным лабораторных исследований и точки - по данным натурных исследований.

Представленный график описьгаается функцией вида

К К, ( +ift ,

где }f , X - параметры процесса выщелачивания, соответственно составляют 0,043 и 0,918; К - начальный коэффициент проницаемости,,Iх с; € - продолжительность процесса влаго-воздушного вьщелачивания, суток.

Представленное на фиг.7 сопостав20 ление теоретических (лабораторных) данных и результатов натурных исследований свидетельствует о достаточно высокой степени точности данного способа.

25 Пример2. Для изучения процессов выщелачиваемости контактных зон гидроизоляционных сооружений - глухих перемычек предлагаемым способом отбираются керны и изготавли30 ваются образцы, моделирующие контактные зоны бетон-сильвинит.

Из опыта эксплуатации гидроизоляционных сооружений на калийных рудниках известно, что вследствие седи35 ментационных процессов и усадки бетона на контакте порода-бетон могут возникнуть зазоры 0,1-1,0 мм.

В образцах устанавливаются жесткие калиброванные вставки высотой

КЗ h, 0,1; hj 0,5; h, 1,0 мм. После изоляции боковой поверхности образец с соответствующей пространственной ориентацией (моделирование пространственного расположения контакт 5 ных зон натурных сооружений) устанавливают в кернодержатель испытательной установки и подают флюид, в данном случае слабоминерализованный рассол КС1, NaCl с температурой и

50 концентрацией соответствующими натурным условиям для данного примера t р 90 г/л.

13 с;

55

Задают необходимый напор, соответствующий гидростатическому давлению на моделируемое сооружение (Р-4,ОМПа). Определяют по .формуле (1) режим дви, жения жидкости через образец и расцзиг.г

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение точности определения параметров процесса выщелачиваемости контактных зон. Изготавливают образцы, моделирующие контактные зоны. Регулируют расстояния между контактными зонами, ориентируют их контактную плоскость в пространстве в соответствии с расположением контактной плоскости моделируемого участка сооружения. Производят фильтрацию флюида через образцы и определяют изменение зазора между .контактными плоскостями по длине образца, химического состава и температуры флюида. Рассчитьшают показатель режима движения флюида п и определяют проницаемость К по формуле К Q/a л|Р/1, где а - протяженность зазора; Q - расход флкжда; Р - перепад давления через образец} 1 - длина образца. О выщелачиваемости контактных , зон судят по изменению проницаемости. Изобретение обеспечивает повышение степени подобия моделирования и надежности определения параметров процесса выщелачиваемости контактных зон. 7 ил. с (Л

ФигА

SO4066SO

BpsMfi ucmtma uu, суток

ifs.d

ot fBO

fi iJ

roo Г.

т т

BffeHft 3Kcfl yQnfmt i, суток Фи.7

220 Т,